Towaroznawstwo METODY OTRZYMYWANIA METALI -


Reklama
http://domopieki-info.pl/
tania pożyczka w kredyt ok tylko na pozyczkabez.pl
A A A

METODY OTRZYMYWANIA METALI

W hutnictwie stosujemy dwie metody otrzymywania metali z rud: metodę wytopu i metodę elektrolityczną. Urządzeniami hut­niczymi, w których ma zastosowanie metoda wytopu, są wielkie piece, piece martenowskie, piece elektryczne i konwertory tleno­we. Urządzeniami hutniczymi w metodzie elektrolitycznej są elek-trolizery. Metodą wytopu uzyskuje się między innymi żeliwo i stal. Do otrzymania żeliwa i stali potrzebna jest surówka żelaza. Su­rówkę otrzymuje się z rud żelaza w procesie wielkopiecowym. Budowę wielkiego pieca pokazano na rys. 63. Proces wielkopiecowy jest procesem ciągłym. Do raz rozpalo- nego wielkiego pieca dokonuje się systematycznie wsadu koksu, rudy i topników. Koks hutniczy służy do wytworzenia wysokiej temperatury i redukcji rudy. Zadaniem topników jest przyspie­szenie stopienia zanieczyszczeń rudy. Jeśli zanieczyszczenia rudy mają składniki kwaśne, stosuje się topniki zasadowe, najczęściej węglan wapnia, jeśli zaś rudy są zasadowe, jako topników używa się ubogich rud żelaza kwaśnych, a więc zawierających krzemion­kę. Powietrze w procesie wielkopiecowym odgrywa zasadniczą rolę, gdyż tlen jest niezbędny w procesie palenia. Do wielkiego pieca tłoczy się powietrze ogrzane w nagrzewnicach Cowpera. Redukcja rudy odbywa się w garze wielkiego pieca. Surówka spływa na dół, a stopiona skała płonna i topniki tworzą żużel, który zbiera się na jej powierzchni. Spustu surówki dokonuje się przez przebicie zasklepionego otworu w najniższej części pieca. Przez otwór położony nieco wyżej usuwany jest żużel. W zależności od rodzaju rudy wyróżnia się surówką białą, zwaną także surówką przeróbczą, oraz surówką szarą, zwaną su­rówką odlewniczą. Surówka odlewnicza przetopiona z dodatkiem złomu i koksu w piecu, zwanym żeliwiakiem, daje żeliwo. Surówkę przeróbczą, czyli białą, przetapia się na stal. Do wyrobu stali stosujemy obecnie piece martenowskie, elek­tryczne i konwertory tlenowe. Dawniej używano także konwer­torów Bessemera i Thomasa. Piec martenowski jest to wanna (rys. 64) z systemem kanałów doprowadzających gaz i powietrze oraz odprowadzających pył i spaliny. Wsadu do pieca dokonuje się przez okna wsadowe znaj­dujące się pod sklepieniem wanny. Materiałem wsadowym, oprócz surówki żelaza, są: złom, kamień wapienny, mała ilość niskopro­centowej rudy żelaza oraz składniki specjalne jak chrom, nikiel i inne. Temperaturę ok. 1700°C uzyskuje się w piecu martenow-skim dzięki spalaniu gazu wielkopiecowego zmieszanego z powie­trzem. Gaz ten spala się nad topiskiem pieca. Proces świeżenia trwa ok. 8,5 godziny. Z jednego spustu otrzymujemy ok. 93 tony stali. Piece elektryczne dają stal wyższej jakości o dokładnie ustalo­nym składzie chemicznym i właściwościach. Wysokie temperatury w piecach elektrycznych uzyskuje się z łuku elektrycznego (piece-łukowe) lub prądów indukowanych (piece indukcyjne). Konwertory tlenowe są najnowocześniejszymi i najbardziej wydajnymi urządzeniami do wytopu stali. Zasada pracy konwer­tora jest prosta. Do wlanej do konwertora surówki tłoczy się od dołu czysty tlen. Tlen powoduje natychmiastowe spalanie się węgla, siarki, fosforu i innych zanieczyszczeń występujących w su­rówce. Proces wypalania stali trwa zaledwie ok. 45 minut, a więc ponad dziesięciokrotnie szybciej niż w piecu martenowskim. Po­nadto konwertory tlenowe nie zużywają paliwa, przeciwnie — dają duże ilości ciepła. Z metodą elektrolityczną otrzymywania metali za­poznamy się na przykładzie otrzymywania aluminium. Podstawo­wym urządzeniem w hucie aluminium jest wanna zwana elektro­ 8 8 lizerem. Wanna ta jest zbudowana z metalu i wyłożona materia­łem ogniotrwałym. Warstwa ogniotrwała pokryta jest płytami wę­glowymi. Płyty węglowe połączone z biegunem ujemnym prądu elektrycznego tworzą katodę. Biegun dodatni, czyli anodę, tworzą płyty węglowe zawieszone nad elektrolizerem, tak że są one zanu­rzone w elektrolicie nie dotykając dna wanny (rys. 65). Elektrolitem jest stopiony tlenek glinu z dodatkiem kriolitu {związek fluoru, sodu i glinu). Elektrolit pod wpływem przepły­wającego prądu o napięciu ok. 4,5 V i natężeniu ok. 80 kA w tem­peraturze ok. 900°C rozpada się na aluminium i tlen. Płynne alu­minium osiada na dnie wanny, tlen zaś łączy się z anodą węglową tworząc tlenek i dwutlenek węgla. Gdy warstwa aluminium osiąg­nie grubość ok. 15 cm, za pomocą rury ssącej odprowadza się czy­ste aluminium do kadzi próżniowej. Z kadzi aluminium wlewane jest do żeliwnych wlewnic i tu zastyga w postaci wlewek.